Scambiatore di calore ad acqua Manufacturers

Piastra o fascio tubiero: scegliere la configurazione giusta per la propria applicazione

Le due configurazioni dominanti nella progettazione degli scambiatori di calore ad acqua industriali (a piastre con guarnizione e a fascio tubiero) comportano ciascuna distinti compromessi prestazionali che rendono l'uno o l'altro la scelta corretta a seconda delle condizioni operative, delle caratteristiche del fluido e dell'accesso per la manutenzione.

Scambiatori di calore a piastre raggiungono coefficienti di trasferimento termico molto elevati grazie al flusso turbolento attraverso le superfici delle piastre ondulate. Il loro ingombro compatto e il basso volume di fluido ritenuto li rendono la scelta predefinita per evaporatori di refrigeratori HVAC, circuiti di freecooling e applicazioni di recupero del calore in cui entrambi i fluidi sono acqua pulita o soluzione glicole. È possibile ottenere un'efficienza termica superiore al 90% e sono comuni temperature di avvicinamento fino a 1–2°C. Il compromesso è la suscettibilità alle incrostazioni e ai blocchi dovuti a fluidi carichi di particolato e le limitazioni della guarnizione sulla temperatura e pressione massime di esercizio, in genere 150–180°C e 25 bar per le guarnizioni HNBR standard.

Scambiatori a fascio tubiero tollerano pressioni più elevate (fino a 300 bar nei modelli personalizzati), temperature elevate e fluidi con solidi sospesi, rendendoli lo standard industriale per il raffreddamento di processo, i circuiti idraulici dei condensatori e i condensatori dei refrigeranti. I coefficienti di trasferimento del calore sono inferiori per unità di superficie rispetto alle piastre, ma la superficie maggiore e la struttura robusta compensano questo problema nelle applicazioni per carichi pesanti. Shanghai Soouney Refrigeration Equipment Co., Ltd. integra entrambe le configurazioni nella sua gamma di prodotti di refrigeratori e scambiatori di calore, selezionando il tipo appropriato in base ai parametri di processo di ciascun progetto.

Fattori di incrostazione: come vengono specificati e perché sono importanti per le prestazioni a lungo termine

Le incrostazioni sono l'accumulo di incrostazioni, biofilm, prodotti di corrosione o solidi sospesi sulle superfici di trasferimento del calore. Non si tratta di un problema di installazione: è una condizione operativa intrinseca di cui ogni progetto di scambiatore di calore ad acqua deve tenere conto. L'approccio standard consiste nell'applicare un fattore di resistenza allo sporcamento (Rf) durante la progettazione termica, che riduce efficacemente il coefficiente di trasferimento del calore pulito calcolato a un valore di lavoro conservativo.

TEMA (Tubular Exchanger Manufacturers Association) pubblica i fattori di incrostazione di riferimento ampiamente utilizzati nella progettazione di fascio tubiero. Per le applicazioni lato acqua, i valori rappresentativi sono:

• Acqua trattata della torre di raffreddamento: 0,000176 m²·K/W
• Acqua del fiume (sotto i 52°C): 0,000352 m²·K/W
• Acqua di mare: 0,000088–0,000176 m²·K/W a seconda della temperatura
• Acqua dura di pozzo: 0,000528 m²·K/W o superiore

L'applicazione di un fattore di incrostazione eccessivamente conservativo determina uno scambiatore sovradimensionato che funziona in modo inefficiente quando pulito; L'applicazione di un fattore troppo basso produce un'unità che presenta prestazioni inferiori non appena si sviluppano incrostazioni. L'approccio corretto consiste nel far corrispondere i fattori di incrostazione ai dati effettivi sulla qualità dell'acqua per il sito del progetto , di non applicare valori conservativi generici come margine di sicurezza predefinito. Il team di ingegneri di Soouney esamina i rapporti di analisi dell'acqua come parte del processo di selezione delle apparecchiature per progetti all'estero per garantire che le prestazioni specificate siano mantenute per tutta la vita operativa.

Disposizione del flusso in controcorrente rispetto a quella parallela e il suo effetto sull'efficacia termica

La direzione relativa del flusso dei due flussi di fluido attraverso a scambiatore di calore ad acqua determina l'efficacia termica massima che l'unità può teoricamente raggiungere. Non si tratta di un dettaglio: si tratta di una variabile progettuale fondamentale che influisce sia sulle dimensioni dell'apparecchiatura che sulle prestazioni operative.

Nell'a flusso parallelo disposizione, entrambi i fluidi entrano nello scambiatore dalla stessa estremità. La differenza di temperatura tra i flussi è massima all'ingresso e diminuisce lungo il percorso del flusso, avvicinandosi ad una temperatura di uscita comune come massimo teorico. L'efficacia termica è intrinsecamente limitata: la temperatura di uscita del flusso caldo non può mai scendere al di sotto della temperatura di uscita del flusso freddo.

Nell'a controcorrente disposizione, i fluidi viaggiano in direzioni opposte. L'uscita del flusso caldo è rivolta verso l'ingresso del flusso freddo e l'ingresso del flusso caldo è rivolto verso l'uscita del flusso freddo. Ciò mantiene una differenza di temperatura più uniforme lungo l'intera superficie di trasferimento del calore e consente il raffreddamento del flusso caldo fino a pochi gradi dalla temperatura di ingresso del flusso freddo, una condizione impossibile nel flusso parallelo. Per lo stesso compito è necessario uno scambiatore in controcorrente superficie significativamente inferiore , o in alternativa, ottiene un maggiore recupero di calore all'interno dello stesso involucro fisico.

Il controflusso è la disposizione preferita in quasi tutte le applicazioni acqua-acqua. Il flusso parallelo viene utilizzato occasionalmente laddove lo shock termico all'ingresso deve essere limitato o quando il processo beneficia specificamente di un differenziale di temperatura di picco inferiore al punto di ingresso.

Selezione dei materiali per circuiti idrici corrosivi e ad elevata purezza

La struttura standard con tubo in rame e guscio in acciaio al carbonio è adatta per circuiti chiusi di acqua refrigerata con acqua trattata, ma una serie di applicazioni industriali richiedono materiali alternativi per gestire flussi d'acqua corrosivi, di elevata purezza o chimicamente aggressivi.

Piastre o tubi in titanio sono specificati per i circuiti di raffreddamento dell'acqua di mare, il recupero del calore degli impianti di desalinizzazione e le applicazioni marine. La resistenza del titanio alla corrosione per vaiolatura indotta da cloruro non ha eguali tra i materiali pratici per scambiatori di calore e mantiene questa resistenza a temperature fino a circa 315°C. Il sovrapprezzo rispetto all’acciaio inossidabile è significativo – in genere 3–5 volte – ma è giustificato dalla durata di servizio in ambienti salini aggressivi dove i gradi di acciaio inossidabile fallirebbero nel giro di pochi mesi.

Acciaio inossidabile 316L copre la maggior parte delle applicazioni leggermente corrosive: acqua di processo con livelli moderati di cloruro, circuiti di raffreddamento di alimenti e bevande che richiedono una struttura igienica e sistemi di acqua pura per il settore farmaceutico. Il suo strato di ossido passivo fornisce una buona resistenza generale alla corrosione, sebbene sia suscettibile alla corrosione interstiziale in condizioni stagnanti ad alto contenuto di cloruro.

Acciai inossidabili duplex (2205, 2507) offrono circa il doppio del carico di snervamento del 316L con una resistenza superiore alla tensocorrosione in acqua contenente cloruri, rendendoli un'alternativa economicamente vantaggiosa al titanio per acqua salmastra e applicazioni di raffreddamento moderatamente saline. Il nostro scambiatore di calore ad acqua La linea di prodotti copre opzioni di piastre in rame brasato, acciaio inossidabile e titanio, con la selezione dei materiali guidata dall'analisi chimica dell'acqua specifica del progetto fornita dal cliente.